조용하고 효율적인 전기 항공을 위한 프로펠러 어드밴스

[아름이]

조용하고 효율적인 전기 항공을 위한 프로펠러 어드밴스
날짜:
2023년 3월 15일
원천:
찰머스 공과 대학교
요약:
전기화는 미래의 화석연료 없는 항공에서 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 그러나 전기 항공은 트레이드 오프 딜레마와 싸우고 있습니다. 전기 항공기의 에너지 효율이 높을수록 소음이 더 커집니다. 이제 연구원들은 조용하고 효율적인 전기 항공을 위한 길을 열어주는 프로펠러 설계 최적화 방법을 개발했습니다.

전체 이야기
전기화는 미래의 화석연료 없는 항공에서 중요한 역할을 하는 것으로 보입니다. 그러나 전기 항공은 트레이드 오프 딜레마와 싸우고 있습니다. 전기 항공기의 에너지 효율이 높을수록 소음이 더 커집니다. 이제 스웨덴의 Chalmers University of Technology의 연구원들은 조용하고 효율적인 전기 항공을 위한 길을 열어주는 프로펠러 설계 최적화 방법을 개발했습니다.

최근 몇 년 동안 전기화는 미래 항공에서 배출되는 탄소 배출량을 줄이는 데 중요한 역할을 하는 것으로 설명되었습니다. 더 긴 범위로 인한 문제로 인해 관심은 주로 더 짧은 거리를 커버하는 전기 프로펠러 비행기에 집중됩니다. 전기 모터에 연결된 프로펠러는 지역 및 국내선에서 가장 효율적인 추진 시스템으로 간주됩니다.

그러나 비행기는 전기이지만 프로펠러는 또 다른 종류의 방출, 즉 소음을 일으킵니다. 프로펠러 블레이드에서 나는 소음은 항공 승객에게만 방해가 되지 않습니다. 미래의 전기 항공기는 상대적으로 낮은 고도에서 비행해야 하며 소음 교란이 주거 지역과 동물 생활에 영향을 미칠 것입니다.

트레이드 오프 딜레마와 싸우기

이것이 연구 커뮤니티가 딜레마에 직면하는 곳입니다. 조용하고 에너지 효율적인 전기 항공기를 개발하려는 야망은 절충 문제로 인해 다소 좌절되었습니다.

"우리는 프로펠러에 블레이드가 많을수록 소음 방출이 낮다는 것을 알 수 있습니다. 그러나 블레이드 수가 적을수록 추진이 더 효율적이 되고 전기 항공기가 더 오래 비행할 수 있습니다. 그런 의미에서 에너지 효율성과 이것은 조용하고 효율적인 전기 항공기에 걸림돌이 됩니다."라고 Chalmers University of Technology의 유체 역학 및 해양 기술 부교수이자 연구원인 Hua-Dong Yao는 설명합니다.

조용하고 효율적인 프로펠러를 위한 최적화된 설계

그러나 이제 Hua-Dong Yao와 그의 연구 동료들은 해결책에 한 걸음 더 다가설 수 있습니다. 그들은 프로펠러 블레이드 끝에서 발생하는 소음 또는 잘 알려지지는 않았지만 잘 알려지지 않은 소음원인 "끝 와류"를 분리하고 탐색하는 데 성공했습니다. 이 소음을 격리하는 과정에서 연구원들은 프로펠러 블레이드에서 생성되는 다른 소음원과 관련하여 소음의 역할을 완전히 이해할 수 있었습니다. 팀은 피치 각도, 코드 길이 및 블레이드 수와 같은 다양한 프로펠러 매개변수를 조정하여 프로펠러 설계를 최적화하고 효율성과 소음 사이의 트레이드 오프 효과를 고르게 하는 방법을 찾았습니다. Aerospace 저널에 발표된 연구에 설명된 이 방법은 이제 미래의 전기 항공기를 위한 더 조용한 프로펠러의 설계 프로세스에 사용될 수 있습니다.

"현대 항공기 프로펠러에는 일반적으로 2~4개의 블레이드가 있지만 최적화 프레임워크를 사용하여 설계된 6개의 블레이드를 사용하면 상대적으로 효율적이고 조용한 프로펠러를 개발할 수 있습니다. 프로펠러는 소음을 최대 5-5% 감소시킵니다. 3개의 블레이드가 있는 프로펠러와 비교하여 3.5%의 추력 패널티만 있는 8dBA*입니다. 이는 정상적인 대화 음성에서 조용한 방에서 인지할 수 있는 소리로 이동하는 사람의 소음 감소와 비슷합니다."라고 Hua는 말합니다. -동야오.

* A 가중 데시벨(dBA 또는 dB(A))은 인간의 귀로 인지되는 소리의 상대적 크기를 표현한 것입니다. A-가중치는 평평한 오디오 데시벨 측정과 비교할 때 사람이 들을 수 있는 중간 범위의 주파수에 더 많은 가치를 부여하고 가장자리의 주파수에 더 적은 가치를 부여합니다. A-가중치는 청력 손상 및 소음 공해를 결정하는 기준입니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/